Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Управление экологической безопасностью предприятия

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
30.11.2025
Размер:
2.84 Mб
Скачать

CnHm

0,04

Твердые частицы

0,05

 

 

(сажа)

 

Токсичность вредных выбросов выхлопных газов автомобильного транспорта

По мере роста автомобильного парка стандарты на ограничение выбросов токсичных веществ введены во многих странах мира, в зависимости от концентрации автомобилей, климатических, рельефных условий и других факторов.

Под токсичностью выбросов двигателя автомобиля понимают способность выбросов двигателя оказывать токсическое воздействие на людей, животный мир. Токсическое воздействие определяется составом токсичных веществ; абсолютным количеством выбросов токсичных веществ в единицу времени (или на единицу пути, пройденного автомобилем); физико-химическими законами превращения химических соединений в атмосфере; геофизическими законами распространения токсичных веществ; чувствительностью живых организмов.

Наибольшее количество загрязняющих веществ приходится на автомобили устаревших моделей. В автомобилях, выпускаемых в настоящее время в промышленно развитых странах, вредных выбросов в 10-15 раз меньше, чем 10 - 15 лет назад.

Нормы токсичности, установленные стандартом Евро-1, введены в Республике Беларусь в 1996 г., Евро-3 — в 2006 г., Евро-4 — в 2015 г. Стандарт Евро-5 в Беларуси еще не вводился.

Таблица 1.2. Нормы токсичности автомобилей для европейских стран

Наименова-

Год

Содержание в выхлопе, г/кВт ч

ние стандартов

введения

NOx

CO

CnHm

Твердые

ча-

 

 

 

 

 

стицы

 

Евро – 0

1988

14,4

11,2

2,5

-

 

Евро – 1

1993

8,0

4,5

1,1

0,36

 

Евро – 2

1996

7,0

4,0

1,1

0,15

 

Евро – 3

1999

5,0

2,0

0,6

0,10

 

Евро – 4

2005

3,5

1,5

-

0,02

 

301

Евро – 5

2008

2,0

1,5

-

0,02

Различают два основных метода снижения уровня токсичности вредных выбросов.

Первичный метод основан на снижении содержания в остаточных газах СО, СН, NOx за счет оптимизации рабочего процесса. Сюда входит и использование альтернативных топлив, и организация рабочего процесса, регулировки, применение различных добавок к топливам и т.д.

Вторичный метод направлен на удаление вредных примесей уже на выходе из цилиндра двигателя. Применяется каталитическое обезвреживание выбросов, включающее фильтрацию от сажи и аэрозолей на пористых материалах с периодической термической регенерацией фильтра, каталитическое дожигание газообразных продуктов неполного сгорания на катализаторах и многое другое.

Катализатор – устройство в выхлопной системе, предназначенное для снижения токсичности отработавших газов посредством восстановления оксидов азота и использования полученного кислорода для дожига угарного газа и недогоревших углеводородов

Для того чтобы повысить эффективность очистки целесообразно использовать эти два метода совместно.

Индивидуальное задание

(Номер варианта соответствует порядковому номеру в журнале)

Автомобильный парк предприятия представлен двумя видами машин: с бензиновыми и дизельными двигателями внутреннего сгорания.

Средний пробег одного автомобиля составляет 10 000 км/год. Для снижения токсичных выбросов, производимых автомоби-

лями предприятия, предложены 2 альтернативных природоохранных мероприятия (ПОМ):

применение трехкомпонентных каталитических нейтрализаторов для автомобилей с бензиновыми двигателями и комбинированной системы фильтр-нейтрализатор для автомобилей с дизельными двигателями (природоохранное мероприятие 1 ПОМ1);

302

применение многофункциональной присадки к бензинам и дизельным топливам (природоохранное мероприятие 2 ПОМ2).

Исходные данные для расчетов представлены в таблицах 1.5 и 1.6. Для оценки экологической безопасности выбросов выхлопных га-

зов автомобилей необходимо:

1. Оценить суммарную токсичность выбросов автомобилями с бензиновыми и дизельными двигателями за год до проведения природоохранного мероприятия и по двум вариантам предложенных природоохранных мероприятий.

Расчет ведется отдельно для автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями.

Результаты расчетов представить в таблице 1.3.

Таблица 1.3 Результаты расчетов суммарной токсичности выбросов автомобилей с бензиновым и дизельным двигателем

 

Суммарная токсичность выбросов автомобиля, кг/год

 

Вариант

с бензиновым двигателем

с дизельным двигателем

до

ПОМ 1

ПОМ 2

до

ПОМ 1

 

ПОМ 2

ПОМ

ПОМ

 

 

 

 

 

 

М бенз0

М бенз1

М бенз 2

М диз0

М диз1

 

М диз 2

 

 

 

СО

СО

СО

СО

СО

 

СО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Методика оценки суммарной токсичности выбросов

Если при сжигании 1 кг топлива выделяется количество токсичного вещества А (mA) и предельно допустимая среднесуточная концентрация его равна ПДКА, то концентрация вещества А в воздухе будет равна ПДКА.

Тогда объем воздуха, в котором разбавлены продукты сгорания (коэффициент разбавления – Кр(А), м3), равен

К

 

А

m

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р

 

ПДК

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

(1.1)

303

Такая же степень загрязнения воздуха веществом В будет при

m

 

 

m

A

 

В

 

 

 

 

 

 

 

ПДК

В

 

ПДК

А

 

 

 

 

, или Кр(В) = Кр(А).

Отсюда загрязнение воздуха веществом В можно выразить через количество вещества А (mА):

 

 

 

m

 

 

m

 

В

ПДК

 

A

ПДК

А

 

 

 

 

 

 

В

 

 

 

 

 

 

(1.2)

Тогда суммарное загрязнение воздуха различными токсичными веществами можно рассчитать через количество одного вещества mА, принятого за эталон, по формуле:

mA

mi

ПДКА

(1.3)

ПДКi

 

 

 

Примем за эталон оксид углерода СО. Тогда суммарное загрязнение воздуха токсичными веществами, образующимися при сжигании 1 кг моторного топлива, будет определяться по формуле:

 

 

 

m

 

 

m

i

ПДК

 

 

CO

CO

 

ПДК

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

(1.4)

где

mCO – суммарное загрязнение воздуха токсичными веществами, г/км;

mi – количество i- го токсичного вещества, выбрасываемого автомобилем за километр пробега, г/км;

ПДКi– предельно допустимая концентрация i- го токсичного вещества, мг/м3 ;

ПДКсо – предельно допустимая концентрация оксида углерода СО, мг/м3.

Суммарное загрязнение воздуха токсичными веществами, образующимися при сжигании 1 кг бензина, определятся по формуле:

 

 

m

 

 

m

NO

 

m

 

 

 

 

 

 

mбенз

 

 

 

 

C H

 

ПДК

 

CO

 

 

2

 

n

 

m

CO

co

 

ПДК

 

 

ПДК

 

 

ПДК

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

n

 

 

 

 

CO

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

NO

 

 

 

C H

 

 

где

304

(1.5)

mCO, mNO2, mCn Hm – количества CO, NO2, CnHm, выбрасываемых ав-

томобилем с бензиновым двигателем за километр пробега, г/км (данные приведены в таблице 1.5);

ПДКCO, ПДКNO2,

ПДК

C H

m

 

n

– предельно допустимые концентра-

ции CO, NO2, CnHm, мг/м3 (таблица 1.1).

Суммарное загрязнение воздуха токсичными веществами, образующимися при сжигании 1 кг дизельного топлива, определятся по формуле:

 

m

mNO

 

mC H

 

 

m

 

 

(1.6)

диз

 

m

 

 

 

CO

 

2

 

n

 

сажа

ПДКCO

mco

 

 

ПДКNO2

 

ПДКCnHm

 

 

 

 

 

ПДКCO

 

 

ПДКсажа

 

 

где

mCO, mNO2,

m

 

C H

m

n

, mсажа – количества CO, NO2, CnHm, сажи, выбра-

сываемых автомобилем с дизельным двигателем за километр пробега, г/км (данные приведены в таблице 1.6);

ПДКCO, ПДКNO2, ПДК

C

H

, ПДКсажа – предельно допустимые кон-

 

n

 

m

центрации CO, NO2, CnHm, сажи, мг/м3 (таблица 1.1).

Для оценки суммарной токсичности выбросов автомобилями фирмы за год необходимо учитывать среднегодовой пробег L.

Суммарная токсичность годовых выбросов одним автомобилем MCO, кг, определяется по формуле^

M

CO

m

L

 

CO

 

10 3

.

(1.7)

где

MCO – суммарная токсичность годовых выбросов одним автомобилем, кг/год;

mCO – суммарное загрязнение воздуха токсичными веществами на километр пробега автомобиля, г/км;

L – среднегодовой пробег, км/год;

10-3 – коэффициент перевода годовых выбросов в килограммы.

2. Определить долю основных компонентов отработавших газов в суммарной токсичности выбросов.

Результаты расчетов представить в таблице 1.4.

305

Таблица 1.4 Результаты расчетов доли выбрасываемого двигателем вещества в суммарной токсичности выбросов автомобиля

 

 

Доля в общей токсичности выбрасывае-

Вещество

 

мого двигателем вещества n , %

 

 

 

до ПОМ

ПОМ 1

 

ПОМ 2

Автомобиль с бензиновым двигателем

 

Оксид углерода

 

 

 

СО

 

 

 

 

 

Диоксид

азота

 

 

 

NO2

 

 

 

 

 

Углеводороды

CnHm

Автомобиль с дизельным двигателем

Оксид углерода СО

Диоксид азота

NO2

Углеводороды

CnHm

Сажа

Доля в суммарной токсичности (ni) любого выбрасываемого вещества (%) рассчитывается по формуле:

 

m

 

 

 

 

 

i

ПДК

 

 

n

 

i

100%

 

 

 

i

m

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

ПДКi

 

 

 

 

(1.8)

где

mi – количество i- го токсичного вещества, выбрасываемого автомобилем за километр пробега, г/км;

ПДКi– предельно допустимая концентрация i - го токсичного вещества, мг/м3 (таблица 1.1).

Для автомобиля с бензиновым двигателем внутреннего сгорания:

306

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CO

ПДК

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

CO

 

 

 

 

 

 

100%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СO

m

 

 

m

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

NO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C H

m

 

 

 

 

 

CO

ПДК

 

2

ПДК

 

 

n

ПДК

 

 

 

 

 

CO

 

 

NO

 

 

 

C

H

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

n

 

(1.9)

 

 

 

 

 

 

 

mNO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

ПДК NO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nNO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100% (1.10)

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

m

 

 

mNO

 

 

 

 

mC

H

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CO

 

 

2

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПДКCO

 

 

ПДКNO

 

 

 

 

ПДКC

H

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mC H

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

ПДКC H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nCnHm

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100%

m

 

 

 

mNO

 

 

 

 

mC H

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CO

ПДКCO

 

2

ПДКNO

 

 

n

 

ПДКC H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

где

mCO, mNO2, mCn Hm – количества CO, NO2, CnHm, выбрасываемых ав-

томобилем с бензиновым двигателем за километр пробега, г/км (данные приведены в таблице 1.5);

ПДКCO, ПДКNO2, ПДКCn Hm – предельно допустимые концентра-

ции CO, NO2, CnHm, мг/м3 (таблица 1.1).

Для автомобиля с дизельным двигателем внутреннего сгорания:

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CO

ПДК

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

CO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СO

m

 

 

m

NO

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C H

m

 

 

 

 

CO

ПДК

 

2

ПДК

 

n

ПДК

 

 

 

 

CO

 

 

NO

 

 

 

C H

m

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

n

 

m

100%

 

 

сажа

ПДК

 

 

 

 

сажа

(1.12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

ПДК

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NO

 

 

 

 

m

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

2

m

 

 

 

NO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C H

m

 

 

 

 

 

CO

ПДК

 

 

2

ПДК

 

 

n

ПДК

 

 

 

 

 

CO

 

 

 

NO

 

 

 

 

C H

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

n

 

m

100%

 

 

сажа

ПДК

 

 

 

 

сажа

(1.13)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C H

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

ПДК

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C H

 

 

 

 

 

100%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

m

 

 

 

 

C H

m

 

 

 

 

m

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

m

 

 

 

NO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C H

m

 

 

 

 

 

 

 

 

CO

ПДК

 

 

2

ПДК

 

 

n

ПДК

 

сажа

ПДК

 

 

 

 

 

CO

 

 

 

NO

 

 

 

 

C H

m

 

сажа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

(1.14)

307

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сажа

ПДК

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

сажа

 

 

 

 

100%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сажа

m

 

 

m

NO

 

 

m

 

H

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

C

m

 

 

 

 

 

CO

ПДК

 

2

ПДК

 

n

 

ПДК

 

сажа

ПДК

 

 

 

CO

 

 

NO

 

 

 

 

C H

m

 

сажа

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

n

 

 

 

(1.15)

где

 

 

 

 

 

m

, m

, m

H

, m

– количества CO, NO , C H , сажи, выбра-

CO

NO2

C

сажа

2 n m

 

 

n

 

m

 

сываемых автомобилем с дизельным двигателем за километр пробега, г/км (данные приведены в таблице 1.6);

ПДКCO, ПДКNO2,

ПДК

C H

m

 

n

, ПДКсажа – предельно допустимые кон-

центрации CO, NO2, CnHm, сажи, мг/м3 (таблица 1.1).

3.По результатам расчетов построить гистограммы (рисунки 1.1,

1.2, 1.3).

4.Сделать вывод о целесообразности использования одного из двух предлагаемых природоохранных мероприятий для каждого двигателя внутреннего сгорания.

Контрольные вопросы:

1.Какое влияние оказывает автомобильный транспорт на окружающую среду?

2.Что такое под токсичностью выхлопных газов автомобилей?

3.Назовите методы снижения уровня токсичности выхлопных газов автомобилей.

4.Какие показатели учитываются при оценке суммарной токсичности выбросов автомобилями?

308

500

474

393

450

 

400

345,5

350

247,5

300

 

250

167,4

200

 

150

 

100

39,5

50

 

0

 

Бензиновый

Дизельный

двигитель

двигатель

до ПОМ

ПОМ1 ПОМ2

Рис. 1.1 Суммарная токсичность выбросов автомобиля, кг/год

Токсичность выбросов, %

100

 

 

20,8

 

 

 

 

 

80

 

 

 

51,9

 

67,1

 

 

 

 

 

 

60

 

 

 

 

40

 

 

78,2

41,5

 

 

 

 

 

25,2

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

0

 

7,7

1

6,6

 

 

 

 

 

 

до ПОМ

ПОМ 1

 

ПОМ 2

СО

NO2

 

CmHn

Рис. 1.2 Вклад в суммарную токсичность выбросов автомобилей с бензиновым двигателем

309

Токсичность выбросов, %

100

6,1

3,8

5,1

15,3

3,7

12,6

 

 

 

 

 

80

 

 

 

 

60

 

 

92

80,4

 

76,6

 

 

 

40

 

 

 

 

20

 

 

 

 

0

 

2

0,5

1,9

 

 

 

 

 

 

 

до ПОМ

 

ПОМ 1

 

ПОМ 2

СО NO2 CmHn сажа

Рис. 1.3 Вклад в суммарную токсичность выбросов автомобилей с дизельным двигателем

Таблица 1.5 Выбросы токсичных веществ автомобилем с бензиновым двигателем

Количество токсичного вещества, выбрасываемого автомобилем с бензиновым двигателемm, г/км

m, г/км

 

 

 

 

 

Варианты

 

 

 

 

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0,7

2,72

2,20

1,50

2,0

12,4

7,0

5,5

3,0

2,0

СО

 

1

0,07

0,3

0,2

0,2

0,2

1,24

1,40

1,1

0,3

0,2

 

 

2

0,49

1,9

1,4

1,0

1,3

8,69

4,9

3,9

2,1

1,4

 

 

0

0,07

0,47

0,25

0,14

0,17

1,0

0,21

0,17

0,2

0.19

NO2

 

1

0,03

0,19

0,05

0,03

0,03

0,76

0,08

0,08

0,07

0,08

 

 

2

0,04

0,33

0,18

0,1

0,13

0,41

0,16

0,12

0,15

0,14

 

 

0

0,08

0,5

0,5

0,17

0,25

2,11

0,26

0,02

0,3

0,23

CmHn

 

1

0,008

0,01

0,05

0,02

0,03

0,21

0,05

0,02

0,03

0,02

 

 

2

0,05

0,33

0,33

0,11

0,16

1,37

0,17

0,13

0,19

0,13

m, г/км

 

 

 

 

 

Варианты

 

 

 

 

 

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

 

 

 

 

 

0

1,8

9,0

4,0

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

2,0

2,3

СО

 

1

0,2

1,0

0,4

0,2

0,3

0,4

0,2

0,2

0,2

0,4

 

 

2

1,26

6,3

2,8

1,2

1,2

1,3

1,3

1.4

1,4

1,6

NO2

 

0

0,12

1,5

0,7

0,15

0,16

0,2

0,21

0,2

0,18

0,22

 

1

0,05

0,6

0,28

0,06

0,06

0,08

0,08

0,08

0,07

0,08

 

 

310